保水劑對(duì)旱地冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

魏秀華，張志偉，李升東，羅振明，夏玉華，王壽民，張桂珍，于海濤，宋 順，王同芹

(1.濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濰坊 261071；2. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東濟(jì)南 250100；3. 山東省安丘市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，山東安丘 262100；4.山東省青州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東青州 262550)

水是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人類生活的命脈。雖然我國(guó)國(guó)土遼闊，但是一個(gè)水資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，數(shù)據(jù)顯示我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界人均水平的1/4，同時(shí)我國(guó)水資源時(shí)空分布嚴(yán)重不平衡，80%以上的水資源集中分布在長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)，而耕地面積占全國(guó)50%以上的長(zhǎng)江以北地區(qū)，水資源只有18%[1]。此外，受灌溉條件的限制，目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)水資源利用效率普遍較低[2]。小麥作為我國(guó)重要的糧食作物，是中國(guó)最重要的口糧之一，每年種植面積接近2 500萬(wàn)hm2，其中約90%分布在長(zhǎng)江以北地區(qū)[3]，但因其需水量較大，生長(zhǎng)過(guò)程極易受到干旱等自然災(zāi)害的影響。小麥?zhǔn)芎禐?zāi)后不僅會(huì)嚴(yán)重影響生長(zhǎng)發(fā)育[4]，造成大幅減產(chǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致農(nóng)戶種植積極性降低，嚴(yán)重影響我國(guó)糧食安全。因此，在旱災(zāi)頻發(fā)的自然背景下如何提升小麥的生產(chǎn)效率，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展不可回避的重要問(wèn)題[5]。

近年來(lái)，各種類型的農(nóng)林保水劑逐步被開(kāi)發(fā)和利用[6-30]。研究表明，單獨(dú)或配合使用保水劑在改善土壤結(jié)構(gòu)[7-8]、增加土壤微生物含量[9]、提高水分利用效率[10-22]、促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育[14-26]、增加葉片光合效率[26-29]和提高產(chǎn)量[8-30]等方面具有重要作用。鑒于此，筆者選取一種新型農(nóng)林保水劑在不同地區(qū)冬小麥上進(jìn)行試驗(yàn)，以期為該類產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)在濰坊市寒亭區(qū)張家院村和濰坊市安丘市柘山鎮(zhèn)進(jìn)行。寒亭地區(qū)以近海平原為主，平均海拔5～15 m，年平均氣溫12.1 ℃，年平均降雨量約635 mm，土壤以潮土和褐土為主；柘山地區(qū)以山地丘陵為主，海拔最高處約523 m，年平均氣溫12.2 ℃，年平均降雨量約650 mm，土壤以砂壤土和粽壤土為主。

1.2 試驗(yàn)材料供試小麥品種為濟(jì)麥22，供試保水劑為濰坊華濰膨潤(rùn)土有限公司生產(chǎn)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):NY/T 886—2016，技術(shù)指標(biāo):吸水倍數(shù)100～700倍，外觀為灰色片狀。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)間為2017年10月—2018年6月。播前耕翻20 cm，播種量135 kg/hm2，施肥量750 kg/hm2，行距20 cm。播種設(shè)3種處理，分別為施用保水劑75 kg/hm2(處理1)、施用保水劑45 kg/hm2(處理2)和不使用保水劑(處理3，CK)。試驗(yàn)采用大區(qū)種植，隨機(jī)排列，每個(gè)處理大區(qū)種植面積不低于0.1 hm2。保水劑施用方法為與小麥底肥混合均勻后，加入小麥播種機(jī)肥料倉(cāng)，播種時(shí)隨肥料一同施入。小麥整個(gè)生育期內(nèi)不進(jìn)行人工澆水，其他管理措施保持一致。

生育期內(nèi)的降雨量統(tǒng)計(jì)為播種后的10月下旬至次年6月上旬，其中寒亭試驗(yàn)地降雨量以寒亭區(qū)為代表，生育期內(nèi)總降雨量為190.2 mm；柘山試驗(yàn)地降雨量以安丘市為代表，生育期內(nèi)總降雨量為148.5 mm。具體月度降雨分布見(jiàn)圖1。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1形態(tài)指標(biāo)調(diào)查。每個(gè)大區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)取有代表性小麥植株10株在越冬前、拔節(jié)期和成熟期調(diào)查分蘗數(shù)、次生根條數(shù)、干物質(zhì)重、株高等數(shù)據(jù)。分蘗數(shù)、次生根條數(shù)、干物質(zhì)重調(diào)查方法為將植株用清水沖洗干凈，調(diào)查相關(guān)數(shù)據(jù)，然后放入烘箱 105 ℃下殺青0.5 h，80 ℃恒溫烘干至恒重。株高為地表至穗尖的高度，用直尺測(cè)量。

1.4.2產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查 。小麥成熟后每個(gè)大區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)取200 m2實(shí)收測(cè)產(chǎn)，同時(shí)調(diào)查穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重等數(shù)據(jù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；采用IBM SPSS Statistics軟件進(jìn)行顯著性分析。

圖1 試驗(yàn)期內(nèi)兩地月度降雨量比較Fig.1 Comparison of monthly rainfall during the test period

2 結(jié)果與分析

2.1 保水劑用量對(duì)小麥冬前生長(zhǎng)發(fā)育的影響由表1可知，寒亭和柘山兩地小麥冬前分蘗數(shù)、次生根條數(shù)、干物質(zhì)重均隨保水劑用量增加而增加。具體表現(xiàn)為處理2較對(duì)照冬前分蘗數(shù)平均增加0.4個(gè)/株，次生根條數(shù)平均增加0.3條/株，干物質(zhì)重平均增加0.03 g/株；處理1較對(duì)照冬前分蘗數(shù)平均增加0.8個(gè)/株，次生根條數(shù)平均增加0.8條/株，干物質(zhì)重平均增加0.10 g/株。不同地點(diǎn)比較，寒亭相比柘山小麥冬前生長(zhǎng)速度和增加程度略高。

2.2 保水劑用量對(duì)小麥拔節(jié)后生長(zhǎng)發(fā)育的影響由表2可知，寒亭和柘山兩地小麥拔節(jié)期最大分蘗數(shù)、干物質(zhì)重和成熟期株高均隨保水劑用量增加而增加。具體表現(xiàn)為處理2較對(duì)照最大分蘗平均增加132.3萬(wàn)個(gè)/hm2，干物質(zhì)重平均增加0.49 g/株，成熟期株高平均增加2.2 cm；處理1較對(duì)照最大分蘗數(shù)平均增加197.4萬(wàn)個(gè)/hm2，干物質(zhì)重增加0.86 g/株，成熟期株高平均增加3.3 cm。不同地點(diǎn)比較結(jié)果顯示，拔節(jié)后寒亭地區(qū)小麥生長(zhǎng)略優(yōu)于柘山，但增加程度各有高低。

表1 不同保水劑用量對(duì)小麥冬前生長(zhǎng)發(fā)育的影響Table 1 Effects of different dosages of water retaining agent on the growth of wheat before winter

表2 不同保水劑用量對(duì)小麥拔節(jié)后生長(zhǎng)發(fā)育的影響Table 2 Effects of different dosages of water retaining agent on the growth of wheat after jointing

2.3 保水劑用量對(duì)小麥產(chǎn)量的影響由表3可知，隨著保水劑用量增加，與對(duì)照相比，處理1、2產(chǎn)量極顯著增加。進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素分析表明，處理1、2穗數(shù)極顯著高于對(duì)照，其中處理1比對(duì)照增加49.0萬(wàn)個(gè)/hm2，處理2比對(duì)照平均增加28.9萬(wàn)個(gè)/hm2；處理1每穗粒數(shù)極顯著高于處理2和對(duì)照，其中處理1比對(duì)照增加1.7粒，處理2比對(duì)照平均增加0.4粒；千粒重三個(gè)處理間差異均表現(xiàn)為差異極顯著，其中處理1比對(duì)照平均增加1.3 g，處理2比對(duì)照平均增加0.8 g。從產(chǎn)量來(lái)看，處理1比對(duì)照平均增產(chǎn)1 276.5 kg/hm2，增產(chǎn)比例36.9%；處理1比處理2增產(chǎn)424.5 kg/hm2，增產(chǎn)比例9.8%；處理2比對(duì)照平均增產(chǎn)852.0 kg/hm2，增產(chǎn)比例24.6%。從不同地點(diǎn)來(lái)看，柘山地區(qū)的小麥增產(chǎn)幅度高于寒亭。表4對(duì)產(chǎn)量進(jìn)一步方差分析后表明，不同地點(diǎn)、不同保水劑施用量以及二者的交互作用均能極顯著影響小麥產(chǎn)量。

表3 不同保水劑用量對(duì)小麥產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of different dosages of water retaining agent on wheat yield

表4 不同處理小麥產(chǎn)量方差分析Table 4 Variance analysis of wheat yield under different treatments

3 結(jié)論與討論

根、莖、葉等作為小麥個(gè)體構(gòu)成的主要組成部分，對(duì)小麥后續(xù)籽粒發(fā)育具有重要的促進(jìn)作用，是小麥產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。該研究中，在無(wú)澆水條件下，施用該供試保水劑后可以有效增加濰坊兩地冬小麥的冬前次生根條數(shù)、不同時(shí)期的干物質(zhì)重和分蘗數(shù)，進(jìn)而促進(jìn)后期形成更多的有效穗數(shù)，顯著增加千粒重和在一定程度上增加穗粒數(shù)，最終顯著增產(chǎn)20%以上，說(shuō)明使用該保水劑45～75 kg/hm2，可以有效促進(jìn)兩地小麥的生長(zhǎng)，增加光合產(chǎn)物積累，進(jìn)而形成更多的產(chǎn)量，這也與楊永輝等[14-26]對(duì)其他保水劑的研究結(jié)果類似。而寒亭地區(qū)的小麥生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量略高于柘山，可能與該地生育期內(nèi)降雨量較多和土壤狀況不同等有關(guān)。

同時(shí)該研究發(fā)現(xiàn)，由于不同地點(diǎn)、不同保水劑施用量以及二者的交互作用均能極顯著影響小麥產(chǎn)量，說(shuō)明該產(chǎn)品在不同地區(qū)的使用效果存在差異，因此其在不同地區(qū)對(duì)小麥的增產(chǎn)潛力和最佳用量等方面還有待于進(jìn)一步研究。另外，由于該產(chǎn)品的外形為片狀，與普通圓形肥料不一致，在小麥播種時(shí)不易混勻，因此在產(chǎn)品外形和使用便捷性等方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)。